JP2007066248A

JP2007066248A - 位置検出装置

Info

Publication number: JP2007066248A
Application number: JP2005254939A
Authority: JP
Inventors: Hikari Ito; 光伊藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2005-09-02
Filing date: 2005-09-02
Publication date: 2007-03-15

Abstract

【課題】効率よく位置指示器に電磁エネルギーを供給することを目的とし、センス部の１部を用いてループ回路を複数形成する。
【解決手段】互いに直行するよう並設された複数の導体からなるセンス部と、センス部の任意の導体を順次選択する選択回路と、表示パネル上の位置を指示すると共に、前記導体に誘導電流が発生するよう電磁波を放出する位置指示器と、前記位置指示器に電磁エネルギーを供給するよう、前記センス部の複数の導体とスイッチング素子により形成される電磁エネルギー供給用ループ回路と、前記電磁エネルギー供給用ループ回路に交流電流を供給する交流電流供給手段と、選択された任意の導体にそれぞれ発生する起電力の大きさを検出する起電力検出回路と、前記起電力検出回路からの信号に基づいて前記位置指示器により指示された表示パネル上の座標を検出する座標検出手段と、を備え、前記電磁エネルギー供給用ループ回路を表示パネルの近傍に複数形成することを特徴とする位置検出装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、位置指示器の指示位置を検出する位置検出装置に関するものである。

従来、位置検出方向に並設された複数の導体からなるセンス部と位置指示器に備えられた同調回路に電磁エネルギーをコードレスで供給するエネルギー供給手段とを備えた、位置指示器の指示位置を検出する位置検出装置の１つとして、特許文献１がある。

図７はこの位置検出装置の構成を説明するための図である。この位置検出装置は、位置検出方向に並設された複数の導体からなるセンス部１０と、センス部の複数の導体より隣接する２本の導体もしくは少なくとも１本の導体を隔てて隣接する２本の導体を順次選択する選択回路２０と、同調回路３７を有する位置指示器３６と、同調回路３７に電磁エネルギーをコードレスで供給するエネルギー供給手段としてセンス部１０の近傍に設けられたループコイル３１と、ループコイル３１に交流電流を供給する交流電流供給手段と、選択された２本の導体にそれぞれ発生する誘導電圧間における位相の反転を検出する位相反転検出回路４０と、位相が反転した際の２本の導体間の位置を位置指示器３６の指示位置と決定する位置決定手段とを備えた位置検出装置である。

この位置検出装置は、エネルギー供給手段であるセンス部１０の近傍に設けられたループコイル３１によって電磁エネルギーが供給された位置指示器３６の同調回路３７が電波を発生し、センス部１０の複数の導体に誘導電圧を発生させるが、この誘導電圧の位相は同調回路３７を挟む２本の導体間で反転している。従って、選択回路２０によって複数の導体より隣接する２本の導体を順次選択し、位相反転検出回路４０によって誘導電圧の位相が反転している２本の導体を検出すれば、位置決定手段によって２本の導体間の位置が位置指示器による指示位置と決定される。

また、互いに直行する２つの位置検出方向にそれぞれ並設された複数の導体からなるセンス部１０を備え、２つの位置検出方向に対する指示位置をそれぞれ検出する。
特開平４−１８６４１６号公報

ところで、このような構成の従来の位置演出装置においては、位置指示器に備えらた同調回路に電磁エネルギーをコードレスで供給するエネルギー供給手段としてセンス部の近傍に新たにループコイルを設置しなくてはならない。そのため、位置検出装置が大型化し、製造コストも高くなるという問題があった。

本発明は、このような現状に鑑みてなされたものであり、小型で製造コストの安い位置検出装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、互いに直行するよう並設された複数の導体からなるセンス部と、センス部の任意の導体を順次選択する選択回路と、表示パネル上の位置を指示すると共に、前記導体に誘導電流が発生するよう電磁波を放出する位置指示器と、前記位置指示器に電磁エネルギーを供給するよう、前記センス部の複数の導体とスイッチング素子により形成された電磁エネルギー供給用ループ回路と、前記電磁エネルギー供給用ループ回路に交流電流を供給する交流電流供給手段と、選択された任意の導体にそれぞれ発生する起電力の大きさを検出する起電力検出回路と、前記起電力検出回路からの信号に基づいて前記位置指示器により指示された表示パネル上の座標を検出する座標検出手段とを備え、前記電磁エネルギー供給用ループ回路を表示パネルの近傍に複数形成することを特徴とするものである。

なお、前記電磁エネルギー供給用ループ回路を信号発生回路に接続することも本発明の好ましい形態である。

また本発明は、電磁エネルギー供給用ループ回路をスイッチング素子で構成する位置検出器として、上記の位置検出装置において、前記センス部の導体を、前記電磁エネルギー供給用ループ回路を形成する複数の導体または任意の一定電圧点に接続するスイッチング回路Ａと、前記センス部の導体を、前記電磁エネルギー供給用ループ回路を形成する複数の導体または電流検出回路に接続するスイッチング回路Ｂとをさらに有し、前記電磁エネルギー供給用ループ回路は前記スイッチング回路Ａと前記スイッチング回路Ｂとにより形成されることを特徴とする。

また本発明は、センス部をＴＦＴパネルで構成し、電磁エネルギー供給用ループ回路をゲート線で形成する位置検出器として、上記の位置検出装置において、前記センス部を、表示パネルを駆動するＴＦＴのソース線とゲート線とし、前記ゲート線を、前記電磁エネルギー供給用ループ回路を形成する複数の前記ゲート線または任意の一定電圧点に接続する第１スイッチング回路と、前記第１スイッチング回路との間で前記ゲート線が並列に接続され、前記ゲート線を駆動するゲート線駆動回路とを備え、前記電磁エネルギー供給用ループ回路は前記第１スイッチング回路と前記ゲート線駆動回路回路とにより形成されることを特徴とする。

上記の位置検出器においては、前記第１スイッチング回路と前記ゲート線駆動回路は、選択した複数のゲート線を短絡する機能を有することが好ましい。

また本発明は、センス部をＴＦＴパネルで構成し、電磁エネルギー供給用ループ回路をソース線とゲート線とで形成する位置検出器として、上記の位置検出装置において、前記センス部を、表示パネルを駆動するＴＦＴのソース線とゲート線とし、前記ソース線を、前記電磁エネルギー供給用ループ回路を形成する複数の前記ソース線または任意の一定電圧点に接続する第１スイッチング回路と、前記第１スイッチング回路との間で前記ソース線が並列に接続され、前記ソース線を駆動するソース線駆動回路とを備え、前記電磁エネルギー供給用ループ回路は前記第１スイッチング回路と前記ソース線駆動回路とにより形成されることを特徴とする。

上記の位置検出器においては、前記第１スイッチング回路と前記ソース線駆動回路は、選択した複数のソース線を短絡する機能を有することが好ましい。

さらに本発明は、上記の位置検出装置において、表示パネルの近傍に複数形成される前記電磁エネルギー供給用ループ回路は、前記座標検出手段によって検出された前記位置指示器の座標と、前記電磁エネルギー供給用ループ回路の中心の距離が最も近い前記電磁エネルギー供給用ループ回路によって、前記位置指示器に電磁エネルギーを供給することを特徴とする。

またさらに本発明は、上記の位置検出装置において、少なくともコイルと同調回路とを備え、前記電磁エネルギー供給用ループ回路と前記同調回路に同調し得る電波を発生する電波発生手段をさらに有し、一端部から所定周波数の交流信号を放出することを特徴とする。

以上の位置検出装置において、前記表示パネルは、少なくとも一方の基板に一対の電極が設けられた、もしくは各基板に電極が設けられた一対の基板と、前記一対の基板間に配置され、帯電泳動粒子及び前記帯電泳動粒子を分散させている媒質を有する電気泳動表示装置であってもよい。

本発明のように、センス部の複数の導体を用いて位置指示器に備えられた同調回路に電磁エネルギーを供給する手段を実現することで、位置検出装置を大型化せずにコードレスで位置指示器に電磁エネルギーの供給を行うことができる。

以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。

以下、本発明の詳細を説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る位置検出装置の構成を示す概念図であり、図１において、１は表示パネル２を有する電磁誘導方式の表示パネル一体型の位置検出装置である。ここで、表示パネル２は、アクティブマトリックス基板に、表示素子として電気泳動型表示素子３（メモリー性を有する）を具備している電気泳動表示パネルであり、互いに直交するように配置された複数のゲート線Ｇ１〜Ｇｎ及び複数のソース線Ｓ１〜Ｓｍを有している。

なお、これらのゲート線Ｇ１〜Ｇｎ及びソース線Ｓ１〜Ｓｍの交点部分には、ＴＦＴ素子４と電気泳動型表示素子３が具備されており、それぞれのＴＦＴ素子４のゲートに対してゲート線Ｇ１〜Ｇｎが、またＴＦＴ素子４のソースに対してソース線Ｓ１〜Ｓｍが、さらにドレインに対して電気泳動型表示素子３の駆動電極が接続されている。

また、この位置検出装置１は、走査信号に対応した駆動信号をゲート線Ｇ１〜Ｇｎに供給するゲート線駆動回路５と、表示画像情報に対応した駆動信号をソース線Ｓ１〜Ｓｍに供給するソース線駆動回路６とを具備しており、ゲート線駆動回路５及びソース線駆動回路６が所望のタイミングで駆動されることにより、表示パネル２上で画像表示が行われる。

ここで、このソース線駆動回路６は、アナログスイッチタイプのＩＣであり、図２に示すように、電圧供給するソース線Ｓ１〜Ｓｍを選択する機能と、短絡するソース線Ｓ１〜Ｓｍを選択する機能を有するものであり、スイッチＳＷａに制御信号ＬｏｇｉｃＡをバスで入力し、ソース線Ｓ１〜Ｓｍと接続している各々のスイッチング素子を切り換えることで、電圧供給するソース線Ｓ１〜Ｓｍと短絡するソース線Ｓ１〜Ｓｍを任意に選択できるようになっている。

また、その短絡したソース線Ｓ１〜Ｓｍを電源線から切り離し、電流検出回路８および信号発生回路９に接続するためのスイッチＳＷｂ、ＳＷｃを外部に有している。このスイッチＳＷｂをＯＮ、ＳＷｃをＯＦＦとし、ソース線駆動回路６で任意のソース線Ｓ１〜Ｓｍを選択することで位置指示器３６の位置検出のための走査を行う。そして、スイッチＳＷｂをＯＦＦ、ＳＷｃをＯＮとし、ソース線駆動回路６で電磁エネルギー供給用ループ回路を形成するためのソース線Ｓ１〜Ｓｍを選択することで、位置指示器３６の同調回路３７に電磁エネルギーを供給するための電磁エネルギー供給用ループ回路を形成することができる。なお、このようにスイッチＳＷｂ、ＳＷｃをソース線駆動回路６の外に設置することにより、汎用のソース線駆動回路を使用することができる。

また、この位置検出装置１は、図１に示すようにソース線駆動回路６の反対端で電磁エネルギー供給用ループ回路を形成するソース線Ｓ１〜Ｓｍと接続する第１スイッチング回路７を具備している。図３は、第１スイッチング回路７を示す図であり、図３に示すように、第１スイッチング回路７はスイッチＳＷｄを備えている。ここで、スイッチＳＷｄはソース線Ｓ１〜Ｓｍと接続しており、このスイッチＳＷｄに制御信号ＬｏｇｉｃＢを入力し、ソース線Ｓ１〜Ｓｍと接続している各々のスイッチング素子を切り換えることにより、電磁エネルギー供給用ループ回路を形成する任意の複数のソース線Ｓ１〜Ｓｍを選択できるようになっている。

ところで、本実施においては、電磁エネルギー供給用ループ回路を、少なくとも２本以上選択されたソース線により形成すると共に、この電磁エネルギー供給用ループ回路を、位置指示器３６の同調回路３７に供給する信号を発生する信号発生回路９に接続するようにしている。

例えば、電磁エネルギー供給用ループ回路を形成する場合、ソ−ス線駆動回路６のスイッチＳＷａで２本のソース線を選択すると共に、スイッチＳＷｃで選択したソース線を信号発生回路と接続し、スイッチＳＷｂを開放状態とする。これと同時に２つの第１スイッチング回路７のスイッチＳＷｄを閉じて、２本のソース線を短絡する。なお、３つ以上のソース線を使用しても、上記と同じ手法で電磁エネルギー供給用ループ回路を作成でき、選択するソース線の本数を増やすことで電磁エネルギー供給用ループ回路の配線抵抗が小さくなり、電磁エネルギー供給効率を向上することができる。本実施例では、４つの第１スイッチング回路７を用いて６つの電磁エネルギー供給用ループ回路を形成できるが、第１スイッチング回路７の数を増やすことで、７つ以上の電磁エネルギー供給用ループ回路を形成することができる。

ところで、図１において、３７は表示パネル上での位置を指示する位置指示器であり、この位置指示器３７は、少なくともコイルと同調回路３６とを有し、この同調回路３６で電磁エネルギー供給用ループ回路から発信される電波を受信し、その一端部から所定周波数の電磁波（交流信号）を放出する構成となっている。

また、メモリー性を有した電気泳動型表示素子３は、図４に示すように、一対の基板５０Ａ，５０Ｂと、一方の基板５０Ｂに設けられ、ＴＦＴ素子４のドレインに接続する駆動電極５１、全画素共通で駆動する共通電極５２、正に帯電した黒色帯電泳動粒子５３、媒質である液体と複数の帯電泳動粒子５３とを含む分散液５４、絶縁性反射層５５を備えている。

そして、共通電極５２を接地し、駆動電極５１に正電圧（＋Ｖ１）を印加すると、黒色帯電粒子５３は共通電極５２付近に集まるようになって底面の反射層５５が露出し、これにより白表示状態となる。逆に、駆動電極５１に負電圧（−Ｖ１）を印加すると、黒色帯電粒子５３は駆動電極５１付近に集まるようになって底面の反射層５５を覆った状態になり、これにより黒表示状態となる。なお、一旦、白状態及び黒状態になった画素は、上記電極間に０Ｖを印加しても状態はそのまま保持される。

次に、本実施の動作について説明する。本実施における表示パネル全体の画像を書換えるのに要する時間は１００ｍｓｅｃ（フレームレート：１０Ｈｚ）である。また、図５に示すように１フィールド内に画像書換え期間、座標検出期間を有している。更に座標検出期間は、位置指示器受信期間と位置指示器発信期間を有している。

まず、電磁エネルギー供給用ループ回路から発信する信号を位置指示器３６の同調回路３７で受信する位置指示器受信期間について説明する。図６に示すように、位置指示器受信期間になるとまず前回のフィールドで位置指示器３６の位置座標が検出されているかを調べる。位置座標が検出されている場合、検出された座標とループ回路の中心との距離が一番近い電磁エネルギー供給用ループ回路から信号を発信する。位置座標が検出されていない場合、ループ内の面積が一番大きい電磁エネルギー用供給回路から信号を発信する。

更に、この時の電磁エネルギー供給用ループ回路の形成方法を説明する。本実施例の４つの第１スイッチング回路を、ゲート線駆動回路に近いものから第１スイッチング回路Ａ、第１スイッチング回路Ｂ、第１スイッチング回路Ｃ、第１スイッチング回路Ｄとする。例えば、検出された位置座標が第１スイッチング回路Ａと第１スイッチング回路Ｂの間の場合、ソース線駆動回路６のスイッチＳＷａによって第１スイッチング回路Ａと第１スイッチング回路Ｂに接続しているソース線を選択し、選択されたソース線をスイッチＳＷｃによって信号発生回路に接続する。また同時に、第１スイッチング回路Ａと第１スイッチング回路ＢのスイッチＳＷｄによってソース線を短絡する。また、位置座標が検出されていない場合、ソース線駆動回路６のスイッチＳＷａによって第１スイッチング回路Ａと第１スイッチング回路Ｄに接続しているソース線を選択し、選択されたソース線をスイッチＳＷｃによって信号発生回路に接続する。また同時に、第１スイッチング回路Ａと第１スイッチング回路ＤのスイッチＳＷｄによってソース線を短絡する。このように電磁エネルギー供給用ループ回路の設置場所を可変にすることで、固定の場合に比べ電磁エネルギー供給用ループ回路と位置指示器３６の距離を縮めることができ、位置指示器３６の同調回路３７に効率よく信号を伝えることができる。

次に、位置指示器３６から発信する信号をゲート線およびソース線をセンス部として受信する位置指示器発信期間について説明する。位置指示器発信期間になるとまず同調回路３７に供給された電磁エネルギーにより位置指示器３６が電波を発信する。この電波によりソース線Ｓ１〜Ｓｍに誘導電流が発生し、この誘導電流を検出することで位置指示器３６のｘ座標を検出する。この時、ソース線駆動回路６のスイッチＳＷａによって任意のソース線Ｓ１〜Ｓｍを選択し順次走査すると同時に、選択されたソース線をスイッチＳＷｃによって電流検出回路８に接続する。同様にゲート線駆動回路５を用いて、ｙ座標を検出することができる。

次に画像を書換える画像書換え期間について説明する。本実施の形態においては、メモリー性を有する電気泳動型表示素子３を用いているので、静止画の上に座標検出結果を上書きしていく工程においては、画像書換え期間において、上書きする画素のみ書換えればよい。まず画像書換え期間になると、第１スイッチング回路７においては、スイッチＳＷｄの全てがソース線と接続しない状態となる。次に、前の座標検出期間において検出された座標（ｘ、ｙ）に対応する画素に書換え動作を行う。ゲート線駆動回路５により、座標（ｘ、ｙ）に対応するゲート線Ｇｎに対しＴＦＴのオン電圧Ｖｏｎが印加され、その他のゲート線に対してはＴＦＴのオフ電圧Ｖｏｆｆが印加される。そして、ソース線駆動回路６により、座標（ｘ、ｙ）に対応するソース線Ｓｍに対し黒書き込み電圧Ｖ１が印加され、その他のソース線に対しては０Ｖを印加する。以上の動作により、座標（ｘ、ｙ）に対応する画素を書換える。

このように本実施の形態では、ソース線駆動回路６と第１スイッチング回路７を用いて、少なくとも２本以上ソース線により電磁エネルギー供給用ループ回路を表示パネル近傍に複数個形成し、位置指示器３６の位置検出結果から位置指示器３６に一番近い電磁エネルギー供給用ループ回路を選択して電磁エネルギーの供給を行う。これにより、位置指示器３６への電磁エネルギー供給時において、位置指示器３６と電磁エネルギー供給用ループ回路の距離を縮めることができ、電磁エネルギー供給を効率よく行うことができる。

また、これまでの説明においては、メモリー性のある表示パネルを使用しているが、使用する表示パネルはメモリー性のある表示パネルに限らず、メモリー性のない液晶パネル・有機ＥＬパネルも用いることができる。

さらに、これまでの説明においては、メモリー性を有する表示素子として電気泳動型表示素子を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、表示媒体としてポリマーネットワーク液晶、強誘電性液晶といった液晶を用いる表示装置に対しても適用できる。さらにまた、電気泳動型表示素子は、上下移動型電気泳動表示素子に対しても、水平移動型電気泳動表示素子に対しても適用できる。また、図４に示す液体と複数の帯電泳動粒子５３とを含む分散液５４を多数のマイクロカプセルのそれぞれに内包させるように構成したものにも適用することができる。

本発明の実施の形態に係る位置検出装置の構成を示す概略図。本発明の実施の形態に係る位置検出装置のソース線駆動回路の構成を示す図。本発明の実施の形態に係る位置検出装置の第１スイッチング回路の構成を示す図。本発明の実施の形態に係る位置検出装置における電気泳動型表示素子の画素断面を示す模式図。本発明の実施の形態に係る位置検出装置の画像書換え期間と座標検出期間を示すタイムチャート図。電磁エネルギー供給用ループ回路の動作を示すフローチャート従来の位置検出装置の概略図。

符号の説明

１位置検出装置
２表示パネル
３電気泳動型表示素子
４ＴＦＴ素子
５ゲート線駆動回路
６ソース線駆動回路
７第１スイッチング回路
８電流検出回路
９信号発生回路
１０センス部
１１〜１８導体
２０選択回路
２１〜２８、２９１、２９２スイッチ
３１ループコイル
３２信号発生回路
３３電流ドライバ
３４カウンタ
３５ラッチ
３６位置指示器
３７同調回路
４０位相反転検出回路
Ｇ１〜Ｇｎゲート線
Ｓ１〜Ｓｍソース線

Claims

互いに直行するよう並設された複数の導体からなるセンス部と、
センス部の任意の導体を順次選択する選択回路と、
表示パネル上の位置を指示すると共に、前記導体に誘導電流が発生するよう電磁波を放出する位置指示器と、
前記位置指示器に電磁エネルギーを供給するよう、前記センス部の複数の導体とスイッチング素子により形成される電磁エネルギー供給用ループ回路と、
前記電磁エネルギー供給用ループ回路に交流電流を供給する交流電流供給手段と、
選択された任意の導体にそれぞれ発生する起電力の大きさを検出する起電力検出回路と、
前記起電力検出回路からの信号に基づいて前記位置指示器により指示された表示パネル上の座標を検出する座標検出手段と、
を備え、
前記電磁エネルギー供給用ループ回路を表示パネルの近傍に複数形成することを特徴とする位置検出装置。